专利摘要

用于确定汽车转向角的方法，包括以下步骤:S1，建立转向系统结构模型；S2，建立满载工况右转向拉杆‑转向节的几何模型；S3，基于满载工况右转向拉杆‑转向节的所述几何模型以及几何理论，在斜投影面的基础上建立转向节位置二维模型；并获得右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标；S4，模拟转向节与右转向拉杆的运动，根据获得所述右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标，建立转向角计算二维模型，获得转向角。本发明通过将转向节和右转向拉杆投影在斜投影面上，绘制两个相交的运动轨迹，确定右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置。采用CAD二维建模方法确定转向节位置，从而确定转向角，具有直观性好、成本低、精度高的优点。

权利要求

1.用于确定汽车转向角的方法，其特征在于，包括以下步骤:

S1，建立转向系统结构模型；

S2，基于所述转向系统结构模型与投影原理，建立满载工况右转向拉杆-转向节的几何模型；

S3，基于满载工况右转向拉杆-转向节的所述几何模型以及几何理论，在斜投影面的基础上建立转向节位置二维模型；并获得右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标；

其中，所述斜投影面垂直于右轮主销中心线且通过所述右转向拉杆外端球铰中心；

S4，模拟转向节与右转向拉杆的运动，根据获得所述右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标，再根据投影原理，在所述几何模型中的俯视图中分别表示出所述转向节转向前的投影与转向后的投影，测量所述转向节转向前的投影与转向后的投影的夹角，以建立转向角计算二维模型，获得转向角。

2.根据权利要求1所述的用于确定汽车转向角的方法，其特征在于，S1步骤中，根据三视图理论和转向系统，按照比例绘制转向系统结构的CAD模型，设计并表达转向系统零件几何形状、尺寸、位置和相互联接关系。

3.根据权利要求2所述的用于确定汽车转向角的方法，其特征在于，S2步骤中，根据转向系统结构中尺寸、位置关系和投影原理，分别在三视图中模拟右转向拉杆与转向节的几何联接关系；

其中，在所述几何模型中表示出右轮主销中心线、右转向拉杆内端球铰中心、右转向拉杆外端球铰中心，以及右轮中心线与右轮主销中心线交点，且其交点与右转向拉杆外端球铰中心连接表示为转向节，将右转向拉杆内端球铰中心与右转向拉杆外端球铰中心连接表示为右转向拉杆。

4.根据权利要求3所述的用于确定汽车转向角的方法，其特征在于，所述三视图表示转向前所述右转向拉杆与所述转向节之间的几何联接关系。

5.根据权利要求4所述的用于确定汽车转向角的方法，其特征在于，S3步骤中，具体包括以下步骤：

S31，在所述斜投影面上建立坐标系，根据投影理论，在坐标系上表示出右轮中心线与右轮主销中心线交点，以及右转向拉杆内端球铰中心；

S32，在坐标系中绘制所述转向节的回转轨迹，以及所述右转向拉杆的运动轨迹，二者的交点为所述右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标；

S33，求解所述右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标，获得转向节位置。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车信息技术领域，具体而言，涉及一种用于确定汽车转向角的方法。

背景技术

汽车转向角度的确认对汽车的智能控制，以及汽车安全性能的提升非常关键。现在，常见的方法有作图法、函数法、三维造型法等。作图法是根据画法几何理论在图纸上模拟转向运动，确定转向角。作图法的特点是直观性强，但是精度差、效率低。函数法是通过建立转向轮转向角计算的数学模型，代入初始条件计算。函数法虽然精度高，但建模费时、效率低、易出错。CAE软件法是利用CAE软件代入初始条件进行自动计算，但CAE软件掌握困难、直观性差、易出错。三维造型法利用三维造型软件模拟转向运动进行转向角计算，直观性强，但软件掌握困难。因此，汽车转向角的确认如何实现直观性好、成本低且精度高等，是行业重要研究方向之一。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种用于确定汽车转向角的方法，以改善现有技术中获取汽车转向角存在不能兼顾直观性、成本、精度等要求的问题。

本发明是这样实现的：

用于确定汽车转向角的方法，包括以下步骤:

S1，建立转向系统结构模型；

S2，基于所述转向系统结构模型与投影原理，建立满载工况右转向拉杆-转向节的几何模型；

S3，基于满载工况右转向拉杆-转向节的所述几何模型以及几何理论，在斜投影面的基础上建立转向节位置二维模型；并获得右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标；

其中，所述斜投影面垂直于右轮主销中心线且通过所述右转向拉杆外端球铰中心；

S4，模拟转向节与右转向拉杆的运动，根据获得所述右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标，建立转向角计算二维模型，获得转向角。

进一步的，S1步骤中，根据三视图理论和转向系统，按照适当比例绘制转向系统结构的CAD模型，设计并表达转向系统零件几何形状、尺寸、位置和相互联接关系。

进一步的，S2步骤中，根据转向系统结构中尺寸、位置关系和投影原理，分别在三视图中模拟右转向拉杆与转向节的几何联接关系；

其中，在所述几何模型中表示出右轮主销中心线、右转向拉杆内端球铰中心、右转向拉杆外端球铰中心，以及右轮中心线与右轮主销中心线交点，且其交点与右转向拉杆外端球铰中心连接表示为转向节，将右转向拉杆内端球铰中心与右转向拉杆外端球铰中心连接表示为右转向拉杆。

进一步的，所述三视图表示转向前所述右转向拉杆与所述转向节之间的几何联接关系。

进一步的，S3步骤中，具体包括以下步骤：

S31，在所述斜投影面上建立坐标系，根据投影理论，在坐标系上表示出右轮中心线与右轮主销中心线交点，以及右转向拉杆内端球铰中心；

S32，在坐标系中绘制所述转向节的回转轨迹，以及所述右转向拉杆的运动轨迹，二者的交点为所述右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标；

S33，求解所述右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标，获得转向节位置。

进一步的，S4步骤中：模拟转向时转向节与右转向拉杆的运动，并根据步骤S3获得所述右转向拉杆外端球铰中心转向后的位置坐标；再根据投影原理，在所述几何模型中的俯视图中分别表示出所述转向节转向前的投影与转向后的投影；测量所述转向节转向前的投影与转向后的投影的夹角，获得转向角。

本发明的有益效果是：

通过将转向节和右转向拉杆投影在斜投影面上，绘制两个相交的运动轨迹，确定右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置，再进一步通过转向前、后计算转向角的二维模型的表示，计算出转向节的转向角。采用CAD二维建模方法确定转向节位置，从而确定转向角，具有直观性好、成本低、精度高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例汽车转向系统结构主视图；

图2是本发明实施例汽车转向系统结构的左视图；

图3是本发明实施例汽车转向系统结构的俯视图；

图4是本发明实施例满载工况右转向拉杆-转向节几何模型主视图；

图5是本发明实施例满载工况右转向拉杆-转向节几何模型左视图；

图6是本发明实施例满载工况右转向拉杆-转向节几何模型俯视图；

图7是本发明实施例转向节位置二维模型示意图；

图8是本发明实施例转向角二维模型示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

用于确定汽车转向角的方法，包括:

S1，建立转向系统结构模型；

S2，基于所述转向系统结构模型与投影原理，建立满载工况右转向拉杆-转向节的几何模型；

S3，基于满载工况右转向拉杆-转向节的所述几何模型以及几何理论，在斜投影面的基础上建立转向节位置二维模型；并获得右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标；

其中，所述斜投影面垂直于右轮主销中心线且通过所述右转向拉杆外端球铰中心；

S4，模拟转向节与右转向拉杆的运动，根据获得所述右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标，建立转向角计算二维模型，获得转向角。

通过将转向节和右转向拉杆投影在斜投影面上，绘制两个相交的运动轨迹，确定右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置，再进一步通过转向前、后计算转向角的二维模型的表示，计算出转向节的转向角。采用CAD二维建模方法确定转向节位置，从而确定转向角，具有直观性好、成本低、精度高的优点。

步骤S1中，根据三视图理论和转向系统，按照适当比例绘制转向系统结构的CAD模型，设计并表达转向系统零件几何形状、尺寸、位置和相互联接关系。其中转向系统结构具体如下：

转向系统结构包括：方向盘传动管柱1、方向盘托架3、方向盘8、方向盘管柱12、花键转换器14、方向机、方向机齿条拉杆22、球销20、右转向节摇臂23、右转向拉杆25、右转向节25、转向横拉杆26、左转向节27、左转向拉杆28、左转向节摇臂29；

方向盘8安装在方向盘管柱12的端部，方向盘管柱12连接在方向盘托架3上，锁芯10安装在方向盘管柱12上，用于固定控制方向盘管柱12，方向盘管柱壳11包覆在方向盘管柱12的外侧，用于对方向盘管柱12形成保护。

方向盘管柱12远离方向盘8的一端依次连接有方向盘传动管柱1、花键转换器14、方向机、方向机齿条拉杆22、右转向节摇臂23。具体地，方向盘传动管柱1通过管柱锁紧螺母13与花键转换器14相连。花键转换器14通过方向机与方向机齿条拉杆22相连，方向机齿条拉杆22通过方向机齿条拉杆销15、齿条拉杆螺母16连接至右转向节摇臂23。右转向节摇臂23和左转向节摇臂29分别安装在转向节摇臂支架21上，并可围绕转向节摇臂支架21转动，转向节摇臂支架21固定连接在车架上，方向机齿条拉杆22能带动右转向节摇臂23和左转向节摇臂29一起旋转。

右转向节摇臂23和左转向节摇臂29分别连接至转向横拉杆26，转向横拉杆26的两端分别通过球销20与右转向拉杆24和左转向拉杆28连接。右转向拉杆24远离转向横拉杆26的一端通过球销与右转向节25连接，右转向节25连接至汽车的右转向轮。左转向拉杆28远离转向横拉杆26的一端通过球销20与左转向节27连接，左转向节27连接至汽车的左转向轮。

当方向机齿条拉杆22带动右转向节摇臂23转动时，转向横拉杆26带动右转向拉杆24和左转向拉杆28转动，右转向拉杆24带动右转向节25和右转向轮一起转动，左转向拉杆28带动左转向节27和左转向轮一起转动。

转向系统工作过程如下：驾驶员手驱动方向盘8使转向系统输入功率、圆周运动和扭矩，方向盘8将运动和扭矩传递给方向盘管柱12，方向盘管柱12再将运动和扭矩传递给方向盘传动管柱1，方向盘传动管柱1随之将运动和扭矩传递给花键转换器14，花键转换器14通过方向机将运动和扭矩传递给方向机齿条拉杆22，方向机齿条拉杆22将运动和扭矩传递给右转向节摇臂23，右转向节摇臂23通过销将运动和扭矩传递给转向横拉杆26，转向横拉杆26通过球销将运动和扭矩同时传递给右转向拉杆24和左转向拉杆28，右转向拉杆24最后通过球销将运动和扭矩传递给右转向节25及右转向轮，左转向拉杆28最后通过球销将运动和扭矩传递给左转向节27及左转向轮，左右转向轮同时运动实现汽车转向。

步骤S2中，根据转向系统结构中尺寸、位置关系和投影原理，分别在三视图中模拟右转向拉杆与转向节的几何联接关系；

其中，在所述几何模型中表示出右轮主销中心线、右转向拉杆内端球铰中心、右转向拉杆外端球铰中心，以及右轮中心线与右轮主销中心线交点，且其交点与右转向拉杆外端球铰中心连接表示为转向节，将右转向拉杆内端球铰中心与右转向拉杆外端球铰中心连接表示为右转向拉杆。

进一步的，参见图所示，用l1表示右轮主销中心线，BP线即l2表示转向节，用AB线即l3表示右转向拉杆。其中A点表示右转向拉杆24内端球铰中心，B点表示右转向拉杆24外端球铰中心，P点表示右轮中心线与右轮主销中心线交点，根据转向系统结构模型的尺寸和投影理论对A、B、P、BP、AB进行投影，绘制投影三视图。

三视图包括主视图、俯视图、左视图，三个视角的视图用于表示转向前右转向拉杆与转向节之间的几何联接关系。x,y,z为坐标轴,坐标原点为o，箭头所指为正方向。A1、A2、A3分别为A点在主视图、俯视图和左视图中的投影点。B1、B2、B3分别为B点在主视图、俯视图和左视图中的投影点。P1、P2、P3分别为P点在主视图、俯视图和左视图中的投影点。α表示主销中心线后倾角(°)，顺时针为正；β表示主销中心线内倾角(°)，顺时针为正。K-K表示斜投影面位置和方向。

在步骤S3中，具体包括以下步骤：

S31，在所述斜投影面上建立坐标系，根据投影理论，在坐标系上表示出右轮中心线与右轮主销中心线交点，以及右转向拉杆内端球铰中心；

S32，在坐标系中绘制所述转向节的回转轨迹，以及所述右转向拉杆的运动轨迹，二者的交点为所述右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标；

S33，求解所述右转向拉杆外端球铰中心在斜投影面上的位置坐标，获得转向节位置。

更进一步的，在步骤S2中建立的几何模型基础上，根据画法几何理论，模拟右转向拉杆驱动下转向节运动，将转向节运动轨迹和右转向拉杆运动轨迹投影到K-K斜面上，得到转向节位置二维模型。

其中，x,y为K-K斜面上坐标轴,坐标原点为o，箭头所指为正方向。P4为转向节中心线上P点在K-K斜面上的投影，根据P点和斜面K-K的位置采用画法几何方法获得。A4为右转向拉杆24内端球铰中心A点在K-K斜面上的投影点，采用画法几何同样方法获得。

R1为转向节回转轨迹在K-K斜面上的投影圆半径，以转向节实际长度PB为斜边，P点到P4点的距离PP4为直角边，采用画法几何方法获得另一直角边P4B4，即R1。R2为右转向拉杆运动轨迹在K-K斜面上的投影圆半径，同样，以右转向拉杆实际长度AB为斜边，A点到A4的距离AA4为直角边，采用画法几何方法获得另一直角边A4B4，即R2。AB，BP实长根据A、B、P坐标采用画法几何方法获得。绘制R1和R2两个圆求出交点B4位置坐标，作为转向节位置。

在步骤S4中：模拟转向时转向节与右转向拉杆的运动，并根据步骤S3获得所述右转向拉杆外端球铰中心的位置坐标；再根据投影原理，在所述几何模型中的俯视图中分别表示出所述转向节转向前的投影与转向后的投影；测量所述转向节转向前的投影与转向后的投影的夹角，获得转向角。

具体的，在几何模型的基础上，模拟转向时转向节BP和右转向拉杆AB运动，根据步骤S3的方法获得转向后B点坐标XB’、YB’。

建立转向角计算二维模型，绘制二维图。其中，A2、B2、P2为转向前A,B,P点在俯视图上投影。A21、B21、P21为转向后A,B,P在俯视图上投影，Δγ(°)为转向角。在图中，测量P21B21与P2B2夹角Δγ，即为转向角，顺时针方向为正，表示向右转向。

下面通过汽车转向角计算案例，进一步说明。

表1中，坐标系如图2，XA、YA和ZA分别为转向前A点在坐标系中x、y和z坐标，XB、YB和ZB分别为转向前B点在坐标系中x、y和z坐标，XP、YP和ZP分别为转向前后P点在坐标系中x、y和z坐标。XA’、YA’和ZA’分别为转向后A点在坐标系中x、y和z坐标。α为主视图上主销中心线与z轴夹角，顺时针为正(主销中心线后倾)；β为左视图上主销中心线与z轴夹角，顺时针为正(主销中心线内倾)；以上数据由设计给出。

此外，XB’、YB’和ZB’分别为转向后B点在坐标系中x、y、z坐标；XP4、YP4和ZP4为P4点坐标；XA4、YA4和ZA4为A4点的坐标。Δγ，R1、R2同前。由二维建模方法求出。

表1汽车转向角计算方案与结果

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

用于确定汽车转向角的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。